En route to realistic modeling of the kinetic-MHD interaction between macroscopic modes and fast particles induced by neutral beam injection in tokamaks
在动力学-磁流体动力学混合程序XTOR-K中实现了托卡马克中性束注入（NBI）产生快离子源的新模型。这个源，结合最近实施的碰撞，允许模拟现实的减速人口及其与宏观模式的相互作用。本文介绍了中性束注入和电离模型，旨在再现实验配置和验证的ASDEX升级托卡马克的一个典型放电。在ASDEX升级中NBI诱导的快粒子与扭结模式的相互作用的应用表明，通过粒子和n = 1模式之间的共振。这种共振部分地稳定了扭结模式，并诱导了快速粒子的径向传输。在ITER的圆形几何形状的初步结果表明，NBI引起的环形扭矩，但对扭结模式动力学的影响不大。
2020-02-06 physics.plasm-ph
Inertial magnetohydrodynamics
通过构造作用原理，得到了一种包含电子惯性的扩展磁流体力学（MHD）。与冻结在磁通量中的MHD不同，本理论冻结在与电子正则动量相关的替代通量中。相关的哈密顿公式推导和减少先前已被用来描述碰撞重联模型得到。
2014-10-29 physics.plasm-ph
Ideal MHD instabilities for coronal mass ejections
我们回顾和讨论的见解理想的磁流体动力学（MHD）的不稳定性，可以发挥作用，在不稳定的太阳日冕通量绳结构。对于单通量绳，失败或实际喷发可能是由于内部或外部扭结演变，或从环面不稳定的配置。我们强调最近的研究结果，从三维磁场重建和模拟扭结和环面不稳定性发挥了突出的作用。对于相互作用的电流系统，我们严格讨论不同的路线，日冕动力学和全球爆发，由于电流通道合并或倾斜扭结的情况。这些方案涉及到两个附近的电流通道的存在，显然不同于流行的扭结或环面不稳定性。由于太阳日冕中遍布着无数的磁环-产生相互作用的磁通绳，这些磁通绳以平行或反平行的电流通道为代表，正如最近的各种观测研究所证明的那样-聚结或倾斜扭结演变必然是破坏相邻磁通绳系统稳定的非常常见的现象。由于它们也是在理想的磁流体动力学时间尺度上演化的，它们很可能驱动许多在日冕中目睹的共振爆发。此外，它们必然导致易于重连的薄电流片。我们审查的结果从二维和三维MHD模拟的倾斜和合并的演变，以及粒子加速方面来自计算带电粒子运动的倾斜扭结中断和合并通量绳。后者最近在双向耦合动力学流体模型中进行了研究，其中包含了重连的完整相空间信息。
2019-10-28 astro-ph.SR physics.plasm-ph
Formulation and verification of multiscale gyrokinetic simulation of kinetic-MHD processes in toroidal plasmas
UC Irvine（加州大学尔湾分校）；Chinese Academy of Sciences（中国科学院）；KAIST（韩国科学技术院）；Aix-Marseille Université（艾克斯-马赛大学）；University of California, San Diego（加州大学圣地亚哥分校）；University of Science and Technology of China（中国科学技术大学）；Peking University（北京大学）
本文提出并验证了多尺度磁旋动能学模拟模型，用于研究磁约束等离子体中的低频波和湍流，通过统一处理所有动能-磁流体动力学过程。模型通过分离电子响应为解析和非解析部分，有效求解电子漂移动能方程，并用于验证DIII-D托卡马克内部环形模的模拟。
2026-04-07 physics.plasm-ph
Analytical model for quasi-linear flow response to resonant magnetic perturbation in resistive-inertial and viscous-resistive regimes
本文从双场简化MHD模型出发，严格推导了托卡马克等离子体流对共振磁微扰（RMP）响应的准线性模型。等离子体响应RMP的模型通常由谐振磁场响应（即磁岛）和等离子体流的扭矩平衡的方程组成。然而，在以往的等离子体响应模型中，磁岛和转矩平衡方程往往是分别从约化MHD方程和全MHD方程推导出来的。相比之下，在这项工作中，我们得到的磁岛响应和扭矩平衡方程的准线性模型的等离子体流响应完全从一组两个字段减少MHD方程。这样的准线性模型可以在一定限度和近似值内恢复先前的等离子体流响应模型。此外，流响应方程中的准线性力和力矩的物理来源也被精确地计算和澄清自洽。
2020-08-11 physics.plasm-ph
Basic Properties of MHD Turbulence in the Inertial Range
我们重新讨论了惯性范围内MHD湍流的谱斜率问题，并认为数值方法更倾向于Goldreich-Sridhar -5/3斜率而不是-3/2斜率。对MHD湍流的各向异性进行了精密测量，确定了Alfvenic湍流的各向异性常数C_A=0.34。它与以前测得的Kolmogorov常数C_K=4.2或纯Alfvenic情况下的C_K = 3.3一起，构成了对MHD级联的完整的谱量描述，具有很高的天体物理实用价值。
2012-04-04 astro-ph.GA astro-ph.SR physics.flu-dyn
How well can VMEC predict the initial saturation of external kink modes in near circular tokamaks and $l=2$ stellarators?
本研究利用平衡代码VMEC探讨低$β$托卡马克和$l=2$仿星器中外部扭曲模的初始饱和问题，发现VMEC无法单独确定非线性模振幅对磁几何的物理依赖，但其解的准确性和物理性通过与JOREK对比得到验证，为研究仿星器MHD模迈出第一步。
2023-05-28 physics.plasm-ph
Enhanced plasma current spike formation due to onset of 1/1 kink-tearing reconnection during a massive gas injection process
系统地研究了等离子体电流尖峰在热猝灭阶段结束时的形成过程，发现它与1/1扭结撕裂重联的发生密切相关。q = 1表面上的磁流体动力学（MHD）活动在尖峰的形成和破裂过程中起着关键作用，即当磁轴上的安全因子q 0超过1时，等离子体主要破裂转变为连续的次要破裂，热猝灭阶段的开始被延迟。
2022-12-16 physics.plasm-ph
Evolution of three-dimensional Relativistic Ion Weibel Instability: Competition with Kink Instability
在本文中，我们报告了我们最近的相对论韦伯不稳定性和它的非线性饱和进行数值模拟的无碰撞等离子体的发现。分析所得到的数值结果表明，韦伯不稳定性的非线性阶段可以描述的特征相的基础上的粒子和阿尔文极限电流的韦伯细丝的电流密度。基于能量原理分析了磁流体动力学（MHD）区的相对论性扭结不稳定性，发现在高达1000 $ω_{p,i}^{-1}$的磁流体动力学区，韦伯细丝不发生相对论性扭结不稳定性.这一发现使得相对论性韦伯不稳定性能够维持磁场，这种不稳定性足以成为MHD发电机的种子。
2019-04-15 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.HE
Plasma response measurements of external magnetic perturbations using electron cyclotron emission and comparisons to 3D ideal MHD equilibrium
在ASDEX升级中，主要使用电子回旋发射（ECE）诊断和刚性旋转场测量了来自外部n = 2磁扰动场的等离子体响应。为了准确地解释ECE和ECE成像（ECE-I）测量，辐射传输的正演模拟与射线追踪相结合。所测得的数据相比，合成ECE数据产生的三维理想磁流体动力学（MHD）平衡计算VMEC。低场侧中平面周围的螺旋位移的测量幅度与合成VMEC诊断的幅度合理一致。两者都超过了真空场计算的预测，并表明在边缘处存在扭结响应，这放大了扰动。用VMEC和MARS-F计算了这种扭结模的性质。这种扭折模的磁扰动在边缘的极向模结构在极向模数大于共振分量|m| > |nq|时达到峰值，而其位移的极向模结构几乎是共振的|m| ~ |nq|。这是理想磁流体力学在理性表面附近的预期。ECE-I测量的位移证实了这种共振响应。
2016-08-04 physics.plasm-ph
The Effect of Twisted Magnetic Field on the Period Ratio P_1/P_2 of Nonaxisymmetric MHD Waves
本文研究了零β圆柱形可压缩薄磁通量管中的非轴对称磁流体动力学（MHD）模，该管被一个磁扭转环包围，两个磁扭转环都嵌入一个直的环境外场中。导出了色散关系，并通过解析和数值求解得到了非轴对称磁流体波的频率。结果表明，扭曲磁环对扭折模的周期比P_1/P_2有影响。对于扭折模，环形区的磁扭曲可以达到与观测值相同数量级的P_1/P_2 = 2的偏差。此外，研究了内扭转对开槽模态的影响。
2012-09-17 astro-ph.SR physics.plasm-ph
Incompressible MHD modes in the thin magnetically twisted flux tube
上下文观测表明扭曲的磁场自然存在，而且确实在太阳的大气层中无处不在。因此，研究沿扭曲磁通量管传播的磁流体动力学（MHD）波模的类型，在太阳大气波研究中具有重要的理论意义。目的。在理想磁流体力学框架下，研究了m ≥ 1的扭转磁通量管的小振幅不可压缩波模式。允许管内外的轴向磁场强度变化，以确保结果不仅限于冷等离子体平衡条件。方法.在长波近似下，解析地导出了这些不可压缩线性MHD波模的色散方程。结果它示出，在长波长的限制，这两个频率和径向速度分布的m = 1的扭结模式是完全不受影响的内部背景磁扭曲的选择。然而，具有大于或等于2的m的开槽模式对所选择的磁扭曲的特定径向轮廓敏感。此外，由于背景扭曲，对于波纹模式引入了低频截止，而对于扭结模式不存在低频截止。从观测的角度来看，虽然磁扭曲不影响长波长扭结模式的传播，但对于凹槽模式，它将有利于或不利于传播，这取决于波相对于背景扭曲符号的传播方向。
2017-07-03 astro-ph.SR physics.plasm-ph
The effect of flow on resonant absorption of slow MHD waves in magnetic flux tubes
在本文中，我们研究了存在纵向背景流的扭结和香肠振荡。我们研究了磁孔隙条件下，在流动的存在下，在缓慢的连续介质中的扭结和香肠模式的共振吸收。我们确定色散关系，然后数值求解，并找到慢扭结和香肠表面模式的频率和阻尼率。在长波极限下，得到了慢表面模阻尼率的解析解。我们表明，在等离子体流的存在下，共振吸收可以导致强阻尼的前向波，可以被认为是一个有效的机制，以证明非常迅速的阻尼慢表面香肠波中观察到的磁性孔隙。此外，等离子体流降低了共振吸收的效率，以衰减后向波。此外，对于孔隙条件，我们的模型避免了共振不稳定性。
2021-01-03 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Inertial Range Scaling, Karman-Howarth Theorem and Intermittency for Forced and Decaying Lagrangian Averaged MHD in 2D
我们提出了一个推广的Karman-Howarth定理的拉格朗日平均磁流体动力学（LAMHD-alpha）方程。在数值模拟中研究了作为该定理推论的标度律，以及纵向结构函数指数的标度。本文对磁普朗特数等于1的自由衰减和受迫二维MHD湍流进行了数值模拟，直接求解MHD方程，并采用1/2和1/4分辨率的LAMHD α方程。观察到三阶结构函数随长度的线性标度。的LAMHD-α方程还捕获的纵向结构函数指数的异常标度高达8阶。
2006-04-03 astro-ph nlin.CD physics.flu-dyn
Magnetic reconnection and plasmoid formation driven by the two-dimensional resistive kink instability in a current hole configuration
我们调查的非线性演化的$m = 1$电阻内部扭结模式在一个二维（2D）配置包含一个中心区域的负电流密度，也被称为“电流孔”设置。有限元程序FINMHD用于求解一组简化的不可压缩磁流体动力学（MHD）方程与电流涡公式。首先，扭结不稳定性线性发展与电阻性内部扭结模式的一般理论一致，并随后导致电流片的形成。在相对较低的伦德奎斯特数$S$，磁重联过程进行的速度预测的斯威特帕克制度。相反，当$S$超过一个临界值，即$S_c \simeq 10^4$时，电流片会被稍低于阿尔文时间尺度的等离子体团的形成所破坏。在后一种情况下，一个随机重联制度表现出Petshek型功能丰富的等离子体团达到。还测量了$0.02$阶的相对快的归一化重连率值。最后，我们比较我们的结果与那些在类似的2D以前的研究中使用理想的MHD不稳定性启动的过程，并讨论其相关的等离子体链的形成和相关的快速重联制度的一般理论。
2020-10-02 astro-ph.SR physics.plasm-ph
Observation of inertial energy cascade in interplanetary space plasma
在这篇文章中，我们显示了直接的证据存在的惯性能量级联，最典型的签名的磁流体湍流（MHD），在太阳风的观测卫星。在简单地重新推导了MHD湍流的Yaglom定律的等价形式之后，我们证明了对于包含Elsässer变量的混合三阶结构函数的标度，确实观察到了一个线性关系。这一实验结果证实了MHD湍流理论的公式，并确定了太阳风等离子体中低频速度和磁场波动的湍流特征。
2007-02-09 astro-ph nlin.CD physics.plasm-ph
On the ideal magnetohydrodynamic stability of the sheared-flow Z pinch
Zap Energy（Zap能量公司）
该研究在理想MHD框架下分析剪切流Z箍缩的稳定性，发现跨阿尔文剪切流虽无法抑制扭曲不稳定性却会激发剪切驱动模式，指出其稳定性最终依赖于有限轨道宽度与耗散等非理想物理。
2026-10-12 physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Modelling of saturated external MHD instabilities in tokamaks: a comparison of 3D free boundary equilibria and nonlinear stability calculations
与线性MHD稳定性代码和非线性分析理论相比，最近已使用3D自由边界平衡计算来模拟外部扭结和边缘谐波振荡（EHO）[Kleiner等人，PPCF 61 084005（2019）]。在这项研究中，VMEC平衡代码的结果进行了比较，进一步与非线性减少MHD模拟，使用JOREK代码。这项调查的目的是了解在何种程度上的建模方法同意，并确定重要的物理效应，可以修改的动态。对于模拟的外部扭结，这是由一个单一的环形谐波占主导地位，良好的协议被发现时，一个大的伦德奎斯特数使用的JOREK模拟，这样的电阻效应是次主导。模拟EHO的多个环形谐波是线性不稳定的，所观察到的饱和扰动可以在主导的环形谐波不同。在理想时间尺度上，JOREK中观测到n=2的EHO，而VMEC预测的饱和扰动是n=1的模式.扩展到电阻效应可以发挥作用的时间尺度的模拟，类似的n=1的扰动可以foundation.The耦合不同的线性不稳定的环形谐波的JOREK模拟拓宽了磁能谱和遍历的等离子体边缘区域，导致在一个更本地化的压力扰动。在VMEC中没有观察到这些效应，因为封闭的磁通量表面是强制的。尽管JOREK结果对假设电阻率的敏感性，但即使对于这种更高级的情况，也可以使用合理一致的两种方法找到饱和状态。
2022-06-03 physics.plasm-ph
Weak and reversed magnetic shear effects on internal kink and fishbone modes
State Key Laboratory of Advanced Electromagnetic Technology（先进电磁技术国家重点实验室）；International Joint Research Laboratory of Magnetic Confinement Fusion and Plasma Physics（磁约束聚变与等离子体物理国际联合研究中心）
本研究探讨了反向磁剪对托卡马克内部kink和fishbone模式的影响，发现反向磁剪在无高能粒子时抑制kink模式，在有高能粒子时抑制fishbone模式，并通过温度梯度增强稳定作用。
2026-02-09 physics.plasm-ph
Analysis of Magnetic Fields in Inertial Alfven Wave Collisions
天体物理和空间等离子体中的湍流主要是由反向传播的阿尔芬波的非线性相互作用所控制的。大多数Alfven波湍流理论都是基于理想等离子体模型，如不可压缩MHD，在大尺度下的Alfven波。然而，在惯性阿尔芬波制度（vA > vthe），相关的磁层等离子体，如何修改的湍流非线性相互作用的色散性质的波仍有待探讨。在这里，我们提出了第一个实验室的证据，在惯性制度的非线性相互作用。与MHD Alfven波理论作了比较。
2014-06-12 astro-ph.SR physics.plasm-ph
Variational approach to low-frequency kinetic-MHD in the current coupling scheme
混合动力学-MHD模型描述了MHD体相流体与热粒子系综的相互作用，该相互作用由动力学方程描述。当对高能粒子采用Vlasov描述时，不同的Vlasov-MHD模型已经被证明缺乏精确的能量平衡，最近通过在动力学方程中引入非惯性力项来恢复。这些力项来自基于哈密顿量和变分方法的基本方法。在这项工作中，我们应用汉密尔顿的变分原理制定新的电流耦合动力学MHD模型在低频近似（即大拉莫尔频率限制）。更具体地说，我们制定电流耦合混合计划，其中充满活力的粒子动力学表示在引导中心或gyrocenter坐标。
2017-01-30 physics.plasm-ph
Study of circular cross-section plasmas in HL-2A tokamak: MHD equilibrium, stability and operational \b{eta} limit
Southwestern Institute of Physics（西南物理研究院）；College of Nuclear Science and Engineering, East China University of Technology（华东理工大学核科学与工程学院）；School of Mathematics and Science, Chengdu University of Technology（成都理工大学理学院）
研究HL-2A环形截面托卡马克中等离子体的MHD平衡、稳定性及操作η限制，发现η与安全因子相关，且η最大值与归一化电流成正比。
2026-01-16 physics.data-an physics.plasm-ph
Dispersive and kinetic effects on kinked Alfvén wave packets: a comparative study with fluid and hybrid models
通过对低- $β$等离子体的MHD、Hall-MHD和混合模拟结果的比较，研究了色散和动力学效应对二维扭折Alfvén波包演化的影响.我们发现，霍尔项决定了在流体和混合模型的特征时间$τ^*=τ_a\ell/d_i$的波包的整体演变。波包的色散导致波能转换成内部等离子体能量。当考虑动力学质子时，质子内能的增加有来自等离子体压缩和相空间混合的贡献。后者发生在平行于引导装置磁场的方向上，这是由于质子以阿尔文速度与波包强制的可压缩模式共振。我们的研究结果之字形观测和太阳风能量的影响进行了讨论。
2023-02-13 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Low-$n$ global ideal MHD instabilities in CFETR baseline scenario
本文对中国聚变工程试验堆（CFETR）基线方案中不同第一壁位置的线性理想磁流体动力学（MHD）稳定性进行了评估。在分析中使用了初值码NIMROD和特征值码AEGIS。两个程序对理想导电第一壁不同位置的$n=1-10$理想MHD模的增长率计算结果吻合较好。较高的$n$模式占主导地位的气球模式和本地化的基座区，而较低的$n$模式有更突出的外部扭结组件和更广泛的模式配置文件。利用NIMROD研究了等离子体真空度分布和壁面形状的影响。利用AEGIS进一步研究了存在电阻壁时的低$n$理想MHD不稳定性。对于设计的第一壁位置，发现$n = 1$阻性壁模（RWM）是不稳定的，在Alfvén速度为2.9%以上时，可以通过均匀的环形旋转使其完全稳定.
2019-11-23 physics.plasm-ph
Impact of micro-scale stochastic Zonal Flows on the macro-scale V-RMHD modes
建立了一个模拟微尺度湍流驱动的ZFs的模型，研究了ZFs对MHD撕裂和扭结模的影响。该模型基于具有给定Alfvén马赫数M_S的微尺度ZFs的随机表示。探讨了两种办法：i）被动随机模型，其中ZF振幅与MHD模式振幅无关，以及ii）半随机模型，其中ZF的振幅依赖于MHD模式本身的振幅。结果表明，即使在很低的运动粘度Pr下，随机ZF也能显著稳定（2，1）和（1，1）MHD模式，其中模式是线性不稳定的。因此，我们的研究结果表明，通过小尺度扰动极向流的MHD模式的稳定化的一种可能的机制，模拟湍流驱动的ZF。
2019-08-14 physics.plasm-ph
MHD Flow Regimes in Annular Channel
本文给出了一种方法和两个结果，使人们对横向磁场作用下环形通道内磁流体层流流动有了更全面的认识。在此基础上，基于谱方法和微扰展开，提出了一种计算量小的半解析算法。利用快速计算的优点，对Hartmann数$M$、雷诺数$Re$和截面比$η$几乎连续变化的稠密情况进行了计算，以探索前人研究中遗漏的流动形态。根据无惯性区的结果，建立了$η$ - $M$空间的平均速度图和电流耦合定界。七个唯象的流动模式和他们的分析方法。根据惯性区的结果，我们研究了主流的惯性扰动随哈特曼数的增加而降低数量级的规律。所提出的半解析解与Baylis & Hunt的$Re^2/M^{4}$抑制理论（J. Fluid Mech.，第43卷，1971年，第43页。423-428）在$M<40$的情况下。当$M>40$时，二次流的梯形涡对开始破裂，因此惯性扰动下降得更快，如$Re^2/M^{5}$，这是一种新的抑制理论。当$M>80$时，异常反向涡旋在Shercliff层附近充分发展，导致$Re^2/M^{2.5}$的较慢抑制模式，这证实了Tabeling & Chelvrie的预测（J. Fluid Mech.，第103卷，1981年，第103页。225-239）。
2021-09-22 physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Applicability criteria of proper charge neutrality and special relativistic MHD models extended by two-fluid effects
本文通过双流体方程的主导平衡分析，给出严格电荷中性及含Hall、惯性效应的相对论MHD模型的适用判据，并指出冷等离子体极限下RHMHD可避免求根、降低计算成本。
2024-12-09 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Frequency multiplication with toroidal mode number of kink/fishbone modes on a static HL-2A-like tokamak
在HL-2A装置上，当存在高能粒子时，经常观察到n = 1，2，3或更高的长寿命模（LLM）倍频，其中n为环模数。利用NIMROD程序对静态HL-2A托卡马克上高能粒子（EP）驱动的扭结/鱼骨模的混合动力学-MHD模型模拟发现，当背景等离子体气压较高，EP气压和束流能量较低时，模式频率随EP气压近似线性增加，且频率与n成正比（“频率倍增”），即使在没有任何平衡等离子体旋转的情况下。此外，当磁轴q 0处的安全系数变化时，频率倍增持续。在没有EP的情况下，1/1模的增长率最大;然而，随着EP压力的增加，2/2模或3/3模的增长率变得占主导地位，这表明高n模更容易受到EP的影响。这些结果有助于理解在具有弱或反向中心磁剪切的先进托卡马克装置中扭折/鱼骨模的环模数依赖性。
2022-08-21 physics.plasm-ph
Simulations of internal kink modes and sawtooth crashes for SPARC baseline-like scenarios using the M3D-C1 code
Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）；Peking University（北京大学）；Princeton Plasma Physics Laboratory（普林斯顿等离子体物理实验室）
本文利用M3D-C1代码研究SPARC基准场景中低n的MHD不稳定性，发现内部内翻模和锯齿崩溃的机制，揭示了电流和压力分布对不稳定性的影响。
2026-09-29 physics.comp-ph physics.plasm-ph
Particle acceleration in kink-unstable jets
伽玛暴和活动星系核中的磁化喷流被认为是有效的粒子加速器，然而，加速过程仍然是一个积极的争论问题。在这项工作中，我们使用第一性原理粒子模拟研究非旋转无力射流的扭结不稳定性。我们得到类似的整体演变的不稳定性，发现在MHD模拟。这种不稳定性首先产生大规模的电流片，随后分裂成小规模的湍流。在这些片的重联进行强导场制度，这导致在形成陡峭的粒子谱的幂律。后来的演变显示加热的等离子体，这是由小振幅的湍流诱导的扭结不稳定性。这两个过程由于理想和非理想电场的组合而使粒子通电。
2020-05-26 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Measurements and modelling of fast-ion redistribution due to MHD instabilities in the Mega-Amp Spherical Tokamak
本文报道了各种MHD模式对MAST等离子体中NBI产生的快离子数的影响的综合研究结果。快离子再分布由于低频（20 - 50 kHz）啁啾高能粒子模式称为鱼骨，以及长寿命的内部扭结模式，观察与快离子氘α（FIDA）光谱仪和径向扫描准直中子相机。此外，强驱动的啁啾环形诱导阿尔芬本征模观察到快离子重新分配，锯齿和大的边缘局部模式。在每一种情况下，模式影响快离子的本征模结构和主环模数所管辖的区域的真实空间。建模使用全球运输分析代码TRANSP，与特设的异常扩散介绍，再现的粗功能的受影响的快离子分布在存在的能量粒子驱动的模式，但光谱和空间分辨FIDA测量表明，分布表现出结构上的一个更精细的规模比占这个模型。
2014-01-27 physics.plasm-ph
Implementation and verification of a new free boundary module for Resistive Wall Modes simulations with the nonlinear 3D full MHD code SpeCyl
Consorzio RFX（RFX联盟）；Politecnico di Milano（米兰理工大学）；CNR-ISTP（国家研究委员会物理技术研究所）；UKAEA（英国原子能管理局）
针对SpeCyl代码实现新自由边界模块，通过与解析理论及RFX-mod实验数据对比验证其正确性，为研究大纵横比磁约束构型的自由边界MHD模提供了可靠工具。
2026-11-09 physics.comp-ph physics.plasm-ph
Clustering of passive impurities in MHD turbulence
采用高分辨率数值模拟方法研究了重粒子、中性粒子或带电粒子在不可压缩电阻性磁流体动力学（MHD）湍流中的输运。观察到这种杂质的空间分布显示出强烈的偏离均匀性，无论是在耗散和惯性范围尺度。中性粒子由于其与流动的粘性阻力而倾向于聚集在相干涡面附近，导致同时存在非常集中和几乎空的区域。带电粒子的成团特征是不同的。除了阻力之外，这些还表现出洛伦兹力。由于吸引和排斥涡面的空间不均匀性的区域的变化。虽然小的电荷会增加聚集，但较大的电荷会产生相反的效果。
2009-02-18 physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Quasi-isotropic cascade in MHD turbulence with mean field
本文提出了一个在大尺度强磁场作用下不可压缩磁流体力学湍流的唯象理论，它建立了强、弱磁流体力学湍流各向异性模型之间的联系。我们认为，在垂直于平均场的平面内，Iroshnikov-Kraichnan各向同性级联自然发展，而在垂直级联的触发下，可以发展出振幅较弱的平行级联。具有由准谐振条件产生的减小的通量。所得到的能谱$E(k_\parallel,k_\bot)$在所有方向上具有相同的斜率。惯性范围在平行和垂直方向上的范围之间的比率等于$b_{rms}/B_0$。这些性质与最近的三维MHD模拟中发现的各向同性强迫相匹配[R。格拉平和W.- C. Müller，Phys. Rev. E \textbf{82}，26406（2010）]。
2012-09-20 astro-ph.SR physics.plasm-ph
Spectral scaling laws in MHD turbulence simulations and in the solar wind
这个问题是解决在何种程度上不可压缩磁流体力学（MHD）可以描述随机磁场和速度波动测量的太阳风。它表明，从高分辨率数值模拟得到的速度，磁场和总能量的谱指数的分布是定性和定量相似的太阳风观测在1 AU。模拟和观测都表明，在惯性范围内，磁场谱E_b比速度谱E_v陡，E_b >~ E_v，剩余能量E_R = E_b-E_v几乎遵循k_perp^-2的标度减小。
2011-06-03 astro-ph.GA physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Collisionless Reconnection in Magnetohydrodynamic and Kinetic Turbulence
最近有人提出（Loureiro & Boldyrev 2017; Mallet et et al. 2017），磁流体动力学（MHD）湍流中的惯性间隔在小尺度下不是由类似Kolmogorov的耗散区域终止，而是由撕裂不稳定性介导的新的亚惯性间隔终止。然而，许多天体物理等离子体几乎是无碰撞的，因此MHD近似不适用于小尺度的湍流。在这封信中，我们提出了扩展的理论的重联介导的湍流等离子体是如此弱的碰撞，发生在湍流涡旋的重联是由电子惯性，而不是电阻率。我们发现，重连介导的湍流的过渡尺度取决于等离子体β和等离子体湍流模型的假设。然而，在分析的所有情况下，在重新连接介导的间隔中的能谱范围从$E(k)dk\propto k^{-8/3}dk$到$E(k)dk\propto k^{-3}dk$。
2017-07-19 astro-ph.SR physics.plasm-ph
Turbulent drag reduction in magnetohydrodynamic and quasi-static magnetohydrodynamic turbulence
在流体动力学湍流中，大尺度注入的动能级联到惯性范围，导致恒定的动能通量。相反，在磁流体动力学（MHD）湍流中，一部分动能被转移到磁能。因此，对于相同的动能注入率，MHD湍流中的动能通量与其流体动力学对应物相比减小。这导致非线性项（$\la | ({\bf u}\cdot \nabla) {\bf u} | \ra$，其中${\bf u}$是速度场）和湍流阻力相对减弱，但MHD湍流中的速度场增强。我们使用流体动力学和MHD湍流的壳模型模拟来验证上述。准静态MHD湍流也表现出类似于MHD湍流的湍流阻力减小。
2020-04-13 astro-ph.SR physics.flu-dyn physics.geo-ph
Decoupling of the Kinetic and Magnetic Energy Cascades in MHD Turbulence
在理想的不可压缩MHD中，磁能和动能不是整体不变量，因此，只讨论它们的总和，即总能量的级联是合理的。我们提供了一个物理参数的基础上的规模本地化的级联，以及令人信服的证据表明，在高雷诺数，磁和动能预算统计解耦超出过渡“转换”范围。这是因为磁场线拉伸是一个大尺度过程，在惯性感应范围内的中等和小尺度上平均消失，从而允许平均动能和磁能中的每一个保守地以相等的速率级联。一个结果是，湍流磁普朗特数是统一的“解耦范围”的尺度。
2019-02-24 astro-ph.GA astro-ph.SR physics.flu-dyn
Von Karman-Howarth equation for Hall magnetohydrodynamics: Hybrid simulations
本文重新推导了均匀不可压Hall-MHD湍流的动力学矢量方程和类似于不可压MHD的三阶关联张量的精确标度律，并应用于二维等离子体湍流的混合模拟结果。在大（MHD）尺度的模拟表现出明确的惯性范围内的MHD动态法律是有效的。在亚离子范围内的级联继续通过霍尔项，但在不可压缩的霍尔MHD方程的框架中推导出的动力学定律仅在低等离子体β模拟。对于较高的β等离子体，级联速率在亚离子范围内降低，并且随着等离子体β的增加，变化变得更加明显。叶栅通量的这种中断可以归因于非热（动力学）特征或动力学方程中不包括在Hall-MHD不可压缩近似中的其他项。
2018-03-26 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
MHD Turbulence, Turbulent Dynamo and Applications
MHD湍流在许多空间物理和天体物理环境中很常见。本文首先讨论了不可压MHD湍流的性质。导电性良好的流体在一个称为小规模发电机的过程中放大了初始磁场。低于动能和磁能的均分尺度，谱是陡峭的（Kolmogorov-5/3），并以临界平衡的强MHD湍流为代表。本文介绍了普遍非线性小尺度发电机的基本原理和MHD湍流的惯性范围。在高分辨率直接数值模拟中，我们测量了小尺度发电机$C_E=0.05$、Kolmogorov常数$C_K=4.2$和各向异性常数$C_A=0.63$对MHD湍流的效率。我们还讨论了所谓的不平衡或交叉螺旋MHD湍流，这是相关的许多对象，最突出的是在太阳风。结果表明，不可压缩MHD湍流的性质与可压缩湍流中MHD叶栅Alfvénic部分的性质相似。级联的其他部分根据其自身的动态发展。慢模式由Alfvénic模式级联，而快模式创建独立的级联。我们发现，不同的方式分解成Alfvén，慢，快模式的可压缩MHD湍流提供一致的结果，不仅是有用的理解湍流级联，但其与快速粒子的相互作用。
2014-06-04 astro-ph.GA astro-ph.SR physics.plasm-ph
Entropic Force in MHD, MHD turbulence, and the Entropy-Kinetic Equation
本文研究源于空间无序的排斥性熵力，将其应用于磁流体动力学，发现其显著影响湍流谱斜率（与回旋动理学模拟一致），并基于吉布斯-玻尔兹曼熵将刘维尔方程重构为熵-动理学方程，以描述经典熵的自洽演化。
2023-05-14 cond-mat.stat-mech physics.plasm-ph physics.space-ph
Reflection-driven MHD turbulence in the solar atmosphere and solar wind
本文给出了太阳风中反射驱动的MHD湍流的三维数值模拟和解析模型。我们的模拟描述了横向，非压缩磁流体波动内的一个狭窄的磁通量管，从光球延伸到日心距离$r$的21太阳半径$(R_s)$。我们推出向外传播的“$z^+$波动”到模拟域施加一个随机演变的光球速度场。当这些波动远离太阳传播时，它们经历部分反射，产生向内传播的“$z^-$波动”。“反向传播的波动随后相互作用，导致波动能量级联到小尺度并消散。我们的分析模型采用对齐，允许强或弱湍流非线性相互作用，并将$z^+$波动分为两个群体具有不同的特征径向相关长度。在我们的模拟中的惯性范围的功率谱朝着$k_\perp^{-3/2}$缩放在$r>10 R_s$，其中$k_\perp$是垂直于背景磁场的波矢量分量。在我们的两个模拟中，$z^+$功率谱在日冕基底和$r \simeq 4 R_s$之间平坦得多。我们认为，这些光谱定标是由以下原因引起的：（1）上层色球层的高通滤波;（2）在参考系中，惯性范围的$z^-$波动与$z^+$波动一起向外传播的异常相干性;（3）在$r=r_m \simeq 1.7 R_s$的阿尔文速度径向导数的符号变化，这破坏了$r=r_m$和$r\simeq 2r_m$之间的异常相干性。在$r>1.3 R_s$，我们模拟的湍流加热率与先前开发的太阳风模型中的加热率相当，该模型符合许多观测约束。
2019-08-26 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
